野外油气设施面临野火风险

随着荒地石油和天然气资源的勘探和开采不断增加,野火的频率和严重程度预计会增加(主要是由于气候变化),这可能会增加荒地油气设施发生火灾和爆炸的风险。

然而,在这些设施的风险评估和管理中,野火的危险几乎没有得到重视和考虑。通常,荒地上的油气生产设施通过缓冲区(无植被或裸地)与周围的可燃植被(树木、草、灌木等)隔开。这种缓冲区通常是根据一般准则或经验法则确定的,可以防止野火火焰的直接撞击,但似乎无法消除野火辐射热的风险。

野外石油和天然气设施有野火风险。科学阿特拉斯

图1所示。(a) 2017年10月17日加拿大阿尔伯塔省的野火强度。石油码头的大致位置已标在地图上。(b)油库布局,由8个储油罐组成。

在石油和天然气设施中广泛使用的储罐等工艺容器,暴露在低至15 kW/m2的热辐射强度下可能会损坏,着火,并在附近的其他工艺容器中引发一系列二次火灾和爆炸(也称为多米诺骨牌效应)。在发生野火时,地区和/或国家的消防资源通常集中在住宅社区和关键基础设施等更脆弱的目标上。此外,该设施自己的消防部门,如果有的话,很可能无法运作,因为消防队员和其他人员撤离安全预防措施。在缺乏消防努力的情况下,引发的多米诺骨牌效应不仅可能烧毁整个设施,而且还可能从受损的工艺容器中释放出高度易燃易爆的石化产品,从而加剧野火。

在本研究中,我们综合了现有的野火预测技术和多米诺骨牌效应模型,研究了野火对荒地油气设施的影响。为了便于说明,我们假设加拿大阿尔伯塔省的一个石油码头是加拿大和世界上野火密集的地区之一。野火的实时信息和火灾强度等特征(图1a)来自阿尔伯塔省政府管理的公共网站Alberta wildfire。油库的大致位置如图1a所示,油库布局如图1b所示。从图1b中可以看出,在暴露的1号、3号、6号储罐和荒地的可燃植被(树木)之间设有缓冲区(砾石覆盖的土地)。

考虑油站的位置,得到了风速、风向等天气条件以及火灾强度、火焰长度等野火特征。因此,3号和6号储罐将从野火中受到的热辐射强度被计算为足以对这些储罐造成损坏。考虑到储罐中装有石油产品,3号和6号储罐的损坏可能导致它们的储罐起火,进而通过多米诺骨牌效应引起其他储罐的二次起火。从3号和6号油罐起火开始,火焰在油罐内的动态传播如图2所示。

给出了火焰的动态传播。manbetx登录下载科学地图集

图2所示。火灾引起的3号和6号储罐火灾的动态传播。

从图2可以看出,在缓冲区不足的情况下,野火的直接影响(3号罐和6号罐)和间接影响(火势蔓延到其他罐)都可能严重危及石油终端的安全性和完整性。因此,我们建议缓冲区的计算应基于对潜在野火情景的定量风险评估,而不是通常不考虑野火和设施特征的一般准则。

尼玛Khakzad
加拿大瑞尔森大学职业与公共卫生学院

出版

石油设施野火风险的定量评估。
李建军,李建军,李建军
环境管理,2018年10月1日

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